多级笼式套筒高温高压减压阀结构优化改进

多级笼式套筒高温高压减压阀结构优化改进

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供高温高压蒸汽减压阀，以达到工作可靠目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。Y43H先导活塞式蒸汽减压阀由主阀和导阀两部分组成。主阀主要由阀座、主阀盘、活塞、缸套、弹簧等零件组成。导阀主要由阀座、阀瓣、膜片、弹簧、调节弹簧等零件组成。

阀门被广泛应用在国民经济各个部门中,但在阀门使用过程中,由于阀门所具有的节流特性,导致流体介质在流经阀门过程中,易发生空化现象,对设备和管道造成不同程度的危害.所以,阀门空化现象的研究对国民经济的发展具有重要意义.针对阀门在工业生产中发生空化现象的问题,本文以多级笼式调节阀为研究对象,

多级笼式套筒高温高压减压阀结构优化改进具体做了如下工作:

(1)介绍了阀门空化所造成的危害和研究阀门空化的必要性以及国内外关于阀门空化现象的研究现状,描述了多物理场耦合分析的数值模拟方法,本文所采用流声振耦合的多物理场耦合分析方法研究多级笼式调节阀空化声场特性.

(2)介绍了在Fluent软件中对空化现象的假设和空化现象的控制方程,阐述了数值仿真模拟计算的基本理论和声场的基本知识,介绍了辐射声场的波动方程和数值仿真方法.

(3)借助Fluent软件对多级笼式调节阀的流场进行了数值仿真分析,研究该调节阀的额定流体特性,分析该调节阀的空化流场的特点.通过数值模拟分析得到该调节阀发生空化时的流场特征,为流声振耦合分析研究提供条件.

先导活塞式蒸汽减压阀通过活塞来平衡压力，带动阀瓣运动，实现减压功能。该阀体积小，活塞所允许的行程较大，但由于活塞在缸体中的摩擦力较大，因此灵敏度比薄膜式减压阀低。另外，其制造工艺要求严格，特别是活塞、活塞环、缸体、副阀等零件，由于用在蒸汽减压阀上，这些零件受热后的膨胀间隙不易控制，易产生卡住或漏汽现象，更影响它的灵敏度。尽管如此，这种结构的减压阀仍使用很广，特别是当介质温度较高时，薄膜式减压阀由于耐高温的薄膜材料难以解决，所以选用活塞式减压阀用于蒸汽管道。

多级笼式套筒高温高压减压阀结构优化改进的优点：

1、降压效果好

输油管道的减压阀为三层笼筒，为多级导向迷宫式笼筒，每层笼筒止有 960 个孔，孔的直径为 5mm，笼简间距为 7mm，流体三次经过收缩断面，因而降压效果明显，此种类型的减压阀减压范围可由 40MPa 降为 0.1MPa，输油管道由 7MPa 降压为 1MPa 即满足要求。

2、消声效果好

当减压阀满负荷运行时，噪音非常小，为 60~70dB。其特征在于：所述的阀笼为设有多级减压套的多级阀笼，每一级减压套均设有多个进气通孔；相邻减压套之间设间隙； 阀体的蒸汽进口通过阀笼的进气通孔与阀塞的下阀塞腔相通，阀塞的压力腔与蒸汽出口相通。本技术方案的阀笼采用多级减压套，减压效率高，有效地减小整体设备的占地面积和投资，且零件小，工作可靠性更好。

3、流通量大

老管道节流时常采用孔板法兰，需经过 4D~6D(D 为管径)的行程后，方由紊流恢复为层流。

输油管道所采用的减压阀，当流体经过笼筒孔眼时，仅在笼筒处形成紊流(Re>4000)，经 2D 行程后，恢复为层流(Re≤2100)，故流通值大。

4、压力平衡

减压阀上游的原油经过阀内体与阀外体间的流道，通过笼筒孔眼进入下游，活塞横面上有孔，下游的原油由此进入活塞和阀内体，在所有活动部件上承受大小相等、方向相反的作用力，原油沿笼筒孔眼进入时所产生的压力方向与活塞沿笼筒轴向移动的方向垂直，因此执行机构推动活塞来回移动以调节原油流通量时，不需克服轴向力，仅需克服密封机构的弹性摩擦力。减压阀执行机构小巧，结构紧凑。

高温高压蒸汽减压阀，包括阀体、阀盖、阀笼、阀座、阀杆、阀塞，所述的阀盖中部开设与阀杆相配的阀杆孔，所述的阀杆与阀杆孔间隙配合使阀杆能在阀杆孔中移动；所述的阀塞设于阀杆的下端，所述的阀盖下方设有所述的阀笼，所述的阀笼中部开设阀塞腔，阀塞与阀笼的阀塞腔间隙配合使阀塞能在阀笼中移动，所述的阀体设有蒸汽进口，所述的阀塞开设向下开口的压力腔，阀塞的顶部开设压力通孔使上阀塞腔通过压力通孔与压力腔相通；

蒸汽动力系统汽轮给水泵组属于小容量机组,所配置的再循环阀能保护给水泵在小流量工况下的安全性,但同时存在小流量工况时给水泵振动噪声显著放大的现象.因此需设置一联动的回水调节阀门,在给水调节阀开度较小的工况下,通过打开联动的回水阀提高回水量,降低给水泵机组以及再循环阀运行振动噪声.针对回水调节阀的多级笼式套筒减压阀口进行研究,利用FLUENT流体计算仿真软件对不同开度时阀口的流量特性进行了数值模拟,并通过试验对阀口的流量特性进行了验证.研究结果表明,多级笼式套筒减压结构使回水调节阀自身具有低噪声性能,可有效改善给水泵机组的运行工况.